王炬成, 莊方銘, 卞鋼勇

(1.江蘇科技大學(xué)， 江蘇 鎮(zhèn)江212003； 2.江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司， 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

RFID技術(shù)在船廠倉(cāng)儲(chǔ)管理中的研究與應(yīng)用

王炬成1, 莊方銘1, 卞鋼勇2

(1.江蘇科技大學(xué)， 江蘇 鎮(zhèn)江212003； 2.江蘇現(xiàn)代造船技術(shù)有限公司， 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

針對(duì)船廠物資種類繁多，經(jīng)常出現(xiàn)重要物資供應(yīng)不及時(shí)或某些物資庫(kù)存過(guò)大等現(xiàn)象，導(dǎo)致倉(cāng)儲(chǔ)管理混亂、生產(chǎn)效率低下和資金壓力巨大等問(wèn)題，提出利用RFID技術(shù)進(jìn)行船廠倉(cāng)儲(chǔ)管理。以某船廠為例，證明利用RFID技術(shù)，可以推動(dòng)物資的可視化管理，優(yōu)化整個(gè)物資供應(yīng)鏈，同時(shí)為船廠實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率提供了重要手段。

RFID 技術(shù) 船廠倉(cāng)儲(chǔ)管理 可視化管理 準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)

1 引言

射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱RFID)在現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)管理中得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，其非接觸式識(shí)別和強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)力等優(yōu)勢(shì)在很大程度上提高了倉(cāng)儲(chǔ)管理的作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益。早在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)利用RFID技術(shù)建立了可視化的后勤網(wǎng)絡(luò)，使美軍的后勤補(bǔ)給能力變得空前強(qiáng)大。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有識(shí)之士都特別重視RFID技術(shù)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用，一些權(quán)威人士甚至將RFID技術(shù)視為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，是扭轉(zhuǎn)世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)的希望[1]。在我國(guó)造船行業(yè)由大轉(zhuǎn)強(qiáng)的關(guān)鍵時(shí)期，恰逢此次世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)，我們不能坐以待斃，必須抓住時(shí)機(jī)，在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)，利用先進(jìn)的可視化管理技術(shù)提升船廠的倉(cāng)儲(chǔ)管理水平和物流能力，RFID技術(shù)無(wú)疑是當(dāng)下很好的選擇。

2 RFID系統(tǒng)簡(jiǎn)介

RFID是一種無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸，即非接觸識(shí)別。它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢等介質(zhì)并在惡劣環(huán)境中閱讀標(biāo)簽，具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力，閱讀速度極快，大多數(shù)情況下不到100 ms[2]。

2.1 RFID系統(tǒng)的基本原理

最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：標(biāo)簽、閱讀器和數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)。標(biāo)簽由天線、耦合原件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；閱讀器由天線、耦合原件及芯片組成，用來(lái)讀取或?qū)懭霕?biāo)簽信息。RFID系統(tǒng)的基本工作原理如圖1所示。

RFID系統(tǒng)工作時(shí)，先由閱讀器通過(guò)天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的工作場(chǎng)時(shí)，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而激活RFID標(biāo)簽向閱讀器發(fā)送自身的編碼等信息。閱讀器讀取標(biāo)簽的自身編碼等信息后并解碼送至數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)(計(jì)算機(jī)系統(tǒng))處理[3]。

2.2 RFID技術(shù)對(duì)船廠倉(cāng)儲(chǔ)管理的意義

運(yùn)用RFID技術(shù)，船廠倉(cāng)儲(chǔ)管理可以在減少庫(kù)存量的同時(shí)減少資金的占用。精益造船模式下的船廠倉(cāng)儲(chǔ)管理，必須盡量消除各種不增值的浪費(fèi)行為，而倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中的物流基本不增值，所以就要降低倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中的物資消耗，從而將更多的物資投入到可增值的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中。應(yīng)用RFID技術(shù)，可以對(duì)物資進(jìn)行可視化管理，有利于采購(gòu)部門及時(shí)了解庫(kù)存以及在途物資，從而有計(jì)劃地進(jìn)行采購(gòu)，降低采購(gòu)物資的庫(kù)存量以及因過(guò)多庫(kù)存而產(chǎn)生的資金占用。

3 船廠倉(cāng)儲(chǔ)管理分析

3.1 傳統(tǒng)船廠倉(cāng)儲(chǔ)管理的弊端

倉(cāng)儲(chǔ)管理對(duì)船廠來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)繁雜的工作，物資入庫(kù)檢驗(yàn)、定位、堆放、集配出庫(kù)、盤點(diǎn)庫(kù)存等工作基本靠人工完成，為保證正常生產(chǎn)和物資的安全，要花費(fèi)大量的人力物力來(lái)做數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計(jì)工作。傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)管理存在的幾個(gè)突出問(wèn)題如下：(1) 物資堆放非常凌亂，有些設(shè)備和自制件連倉(cāng)管員也找不到其所在的具體位置，集配出庫(kù)占用大量時(shí)間，直接影響生產(chǎn)效率；(2) 物資無(wú)法做到先進(jìn)先出，導(dǎo)致很多物資一直積壓，甚至破損而無(wú)法使用，造成極大的浪費(fèi)和資金流占用；(3) 盤點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)操作耗時(shí)費(fèi)力，倉(cāng)管員既要完成集配又要盤點(diǎn)庫(kù)存，盤點(diǎn)時(shí)難免出現(xiàn)多、漏、錯(cuò)等情況，這也加劇了前述兩種問(wèn)題。如此，傳統(tǒng)船廠倉(cāng)儲(chǔ)管理的弊端顯而易見。

3.2 船廠采用RFID系統(tǒng)進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)管理的優(yōu)勢(shì)

將RFID技術(shù)應(yīng)用于船廠的倉(cāng)儲(chǔ)管理，其優(yōu)勢(shì)如下：

(1) 可以提高倉(cāng)儲(chǔ)管理的效率和質(zhì)量，原本需要由人工完成的工作，都可以由RFID系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別，物資的入庫(kù)、定位、盤點(diǎn)、集配、出庫(kù)等操作效率極大提升，并且可以確保其準(zhǔn)確性。

(2) 可以增強(qiáng)對(duì)于原材料和中間產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化程度，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的庫(kù)存控制能夠有效降低庫(kù)存成本。

(3) 可以使倉(cāng)儲(chǔ)管理與船廠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)結(jié)合更加緊密，形成從采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)管理到生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)都采用RFID技術(shù)進(jìn)行可視化管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，最大程度地節(jié)約生產(chǎn)綜合成本。

RFID系統(tǒng)中的電子標(biāo)簽是精益造船模式中的“看板”[4]，里面記錄著物資的屬性信息，可以包含生產(chǎn)廠家信息，物資尺寸規(guī)格，甚至包含物資流向、供應(yīng)時(shí)間、操作部門或操作者、操作類型、處理方式等詳細(xì)的生產(chǎn)信息。RFID系統(tǒng)的應(yīng)用可以從供應(yīng)鏈進(jìn)入船廠中間產(chǎn)品制造的核心，通過(guò)在船廠的車間層逐步采用RFID技術(shù)，船廠可以無(wú)縫且不間斷地集成從RFID系統(tǒng)反饋的信息并鏈接到現(xiàn)有的生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，與配置RFID功能的供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，不需要更新已有的生產(chǎn)管理系統(tǒng)就可以發(fā)送準(zhǔn)確可靠的實(shí)時(shí)信息[5]，創(chuàng)造產(chǎn)品附加值，大幅提高船廠的生產(chǎn)效率。

4 應(yīng)用RFID系統(tǒng)的船廠倉(cāng)儲(chǔ)管理解決方案

4.1 RFID系統(tǒng)在船廠實(shí)施的流程

現(xiàn)在以浙江某船廠策劃實(shí)施RFID倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)為例，來(lái)說(shuō)明RFID系統(tǒng)在船廠實(shí)施的流程。

4.1.1 硬件采購(gòu)及軟件開發(fā)

根據(jù)RFID系統(tǒng)的工作原理以及該船廠的實(shí)際情況，決定購(gòu)置兩種形式的閱讀器，分別是Intermec-70Series-RFID手持式RFID閱讀器和Intermec-IF2固定式讀寫器；購(gòu)置塑料電子標(biāo)簽和紙質(zhì)電子標(biāo)簽，以及用來(lái)打印電子標(biāo)簽的Intermec PM4i熱敏/熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)。

該RFID系統(tǒng)中的軟件系統(tǒng)由江蘇某船舶設(shè)計(jì)公司開發(fā)，并將集成到該船廠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，形成完整的先進(jìn)造船解決方案。

4.1.2 區(qū)分管理權(quán)限

為節(jié)省管理成本，只對(duì)A類物資(通常為進(jìn)口物資，例如主機(jī))和B類物資(通常只被某號(hào)船使用，例如閥件、附件、泵、鐵舾件等)運(yùn)用RFID技術(shù)進(jìn)行管理。而對(duì)于C類物資(標(biāo)準(zhǔn)件，如法蘭、螺栓、螺母等)和涂料等其他船用物資則運(yùn)用傳統(tǒng)的條碼技術(shù)管理。

為方便管理，對(duì)于A類物資，不可代用，RFID電子標(biāo)簽中的信息不可隨意修改。對(duì)于B類物資，原則上不宜代用，特殊情況下要在同號(hào)船上進(jìn)行代用的，需要相關(guān)部門進(jìn)行審批，然后對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行重置，同時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)代用物資的信息，做到物資與數(shù)據(jù)庫(kù)信息高度同步。

4.1.3 倉(cāng)庫(kù)及貨位規(guī)劃

將該船廠倉(cāng)庫(kù)分為八個(gè)區(qū)域：閥件倉(cāng)庫(kù)A1，進(jìn)口倉(cāng)庫(kù)A2，國(guó)內(nèi)設(shè)備倉(cāng)庫(kù)A3，電纜倉(cāng)庫(kù)A4，鐵舾?jìng)}庫(kù)B1，焊材倉(cāng)庫(kù)B2，管子倉(cāng)庫(kù)B3，工具倉(cāng)庫(kù)B4。倉(cāng)庫(kù)廠區(qū)內(nèi)布置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)門禁處安裝一臺(tái)RFID閱讀器。

4.1.4 電子標(biāo)簽初始化

考慮到該船廠的外購(gòu)廠商發(fā)貨時(shí)沒有配備船廠所需的RFID電子標(biāo)簽，船廠需要自行配備相應(yīng)電子標(biāo)簽。根據(jù)設(shè)備、外協(xié)件的尺寸和材質(zhì)，需要使用塑料電子標(biāo)簽跟蹤的物資，用讀寫器等設(shè)備將物資屬性信息拷貝到塑料電子標(biāo)簽中，并將標(biāo)簽安裝在相應(yīng)物資上；需要使用紙質(zhì)電子標(biāo)簽跟蹤的物資，用標(biāo)簽打印機(jī)將物資屬性信息打印到紙質(zhì)標(biāo)簽中，并黏貼在相應(yīng)物資上，將標(biāo)簽貼在零配件外沿，主芯片與大部分天線懸空，讀取面盡量向上，貼標(biāo)一側(cè)要放置在靠近車行道一側(cè)。電子標(biāo)簽中的信息必須同后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)信息一一對(duì)應(yīng)。

4.1.5 入庫(kù)管理

在PC端或PDA端使用系統(tǒng)掃描電子標(biāo)簽，根據(jù)編碼規(guī)則輸入相應(yīng)物資代號(hào)、物資名稱等信息，將這些信息上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。具體流程如圖2所示。

4.1.6 出庫(kù)管理

可在PDA手持終端上輸入需要查找的物資，該查詢指令通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)根據(jù)物品代碼和前面入庫(kù)時(shí)記錄的位置信息，告知倉(cāng)庫(kù)人員需要出庫(kù)物資的具體位置及入庫(kù)日期，可以實(shí)現(xiàn)物資先進(jìn)先出的管理規(guī)則。當(dāng)確定出貨物資后，運(yùn)送物資出門時(shí)，大門旁邊的RFID固定式讀寫設(shè)備能夠遠(yuǎn)距離讀取物資上的電子標(biāo)簽，以實(shí)現(xiàn)物資的自動(dòng)掃描出庫(kù)。除了使用RFID固定式讀寫設(shè)備進(jìn)行出庫(kù)外，也可以使用PDA設(shè)備手工掃描電子標(biāo)簽，進(jìn)行出庫(kù)操作。出庫(kù)流程如圖3所示。

4.1.7 移庫(kù)移位與盤點(diǎn)

用PDA查詢需要移動(dòng)的物資所在的具體位置，掃描其電子標(biāo)簽，在PDA上指定物資移位的目標(biāo)位置，進(jìn)行移位操作，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)更新物資的新位置，同時(shí)改寫標(biāo)簽中的物資屬性信息。

定期用PDA盤點(diǎn)庫(kù)存，RFID系統(tǒng)可以讀取庫(kù)存數(shù)據(jù)信息，打印出庫(kù)存物資清單，將物資庫(kù)存統(tǒng)計(jì)的多、漏、錯(cuò)等情況匯總，供船廠采購(gòu)部門參考。

4.1.8 生產(chǎn)流程中的物資可視化管理

對(duì)于已經(jīng)出庫(kù)的物資，生產(chǎn)管理相關(guān)部門要掌握其即時(shí)的物流信息、所處工位及裝配情況等生產(chǎn)信息，即可通過(guò)RFID系統(tǒng)查詢，實(shí)現(xiàn)可視化管理。例如在某些情況下，為防止一些價(jià)格昂貴的閥件、儀器丟失，舾裝托盤中雖有此類物資，但在船舶中間產(chǎn)品的制作階段先用相應(yīng)的模型替代，待需要安裝實(shí)物的階段，可通過(guò)RFID系統(tǒng)查詢其所在位置，進(jìn)行安裝，對(duì)于丟失或者損壞的，要追究相應(yīng)負(fù)責(zé)人員的責(zé)任，這樣可以保證物資的安全性。

4.2 實(shí)施結(jié)果

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)施，發(fā)現(xiàn)該船廠使用RFID技術(shù)進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)管理可以快速完成各類物資的集配、出庫(kù)、盤點(diǎn)操作，入庫(kù)操作效率相對(duì)較差，需要和外購(gòu)單位協(xié)商，共同建立基于RFID的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，在外購(gòu)件入庫(kù)前張貼所需的電子標(biāo)簽；倉(cāng)管員責(zé)

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任明確，倉(cāng)庫(kù)管理井然有序；船廠管理層可以可視化跟蹤和管理庫(kù)存物資，實(shí)時(shí)掌握采購(gòu)、物資、倉(cāng)儲(chǔ)狀況；基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)主要設(shè)備物資進(jìn)行流通量管理，對(duì)易耗物資實(shí)現(xiàn)庫(kù)存量管理；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析準(zhǔn)確性和及時(shí)性得到很大提升；船廠的資金壓力得以緩解。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前RFID技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)尚待完善，工程應(yīng)用還存在一些技術(shù)問(wèn)題，在船舶制造業(yè)中應(yīng)用RFID技術(shù)具有一定的難度，然而已經(jīng)取得的成績(jī)讓我們?cè)齑擞行判南仍趥}(cāng)儲(chǔ)管理中應(yīng)用好這項(xiàng)技術(shù)，隨后將此技術(shù)應(yīng)用到整個(gè)造船生產(chǎn)過(guò)程中，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)可視化管理，無(wú)紙化制造以及精益造船摸索出一條現(xiàn)實(shí)可行的道路。

[1] 黃鵬.“物聯(lián)網(wǎng)”推動(dòng)RFID技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展[J].電訊技術(shù), 2010，50(3): 85-89.

[2] 貝毅君, 干紅華. RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[M].北京: 人民郵電出版社, 2013.

[3] 李如年.基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)研究[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào), 2009，6：594-597.

[4] 張明華.精益造船模式研究[M].北京: 中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社, 2005.

[5] Qingyun Dai, Runyang Zhong, George Q，et al. Radio frequency identification-enabled real-time manufacturing execution system: a case study in an automotive part manufacturer[J]. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 2012，25：51-65.

Research and Application of the RFID Technology on Shipyard Warehouse Management

WANG Ju-cheng1, ZHUANG Fang-ming1， BIAN Gang-yong2

(1.Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang Jiangsu 212003, China; 2.Jiangsu Modern Shipbuilding Technology Co., Ltd., Zhenjiang Jiangsu 212003, China)

In view of the wide variety of materials in the shipyards, which lead to disorder of the warehouse management, low efficiency of production and huge financing pressure, the paper puts forward a solution that using the RFID technology to manage shipyard warehouses. Taking a shipyard as an example, it proves that using the RFID technology can promote the visual management of the shipyard materials, improve the entire material supply chain and provide an important method for achieving JIT production and raising the efficiency of production.

RFID technology Shipyard warehouse management Visual management JIT production

王炬成(1978-)，男，講師。

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